多個串口設(shè)備數(shù)據(jù)的連續(xù)采集

工控程序設(shè)計1學習情景2.4多個串口設(shè)備數(shù)據(jù)的連續(xù)采集

2學習情景2.4多個串口設(shè)備數(shù)據(jù)的連續(xù)采集

2.4.1學習要點1.知識點：煤礦鉆機性能檢測設(shè)備的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，數(shù)據(jù)幀的校驗方法

2.技能點：校驗碼的計算，上位機主動模式串口通信類的設(shè)計，HC-100智能測控儀、JW-2A扭矩儀、LU-902M位式調(diào)節(jié)儀數(shù)據(jù)采集2.4.2任務描述在前一個情景中實現(xiàn)了對單個HSDZC電能綜合測試數(shù)據(jù)的接收。在鉆機性能測試系統(tǒng)中，還需要使用JW-2A扭矩儀、HC-100智能測控儀、LU-902M位式調(diào)節(jié)儀來采集其它參數(shù)的值，而這些設(shè)備的數(shù)據(jù)通信規(guī)則不同，所以必須對每種設(shè)備編寫通信程序，并同步、連續(xù)地采集多個設(shè)備的數(shù)據(jù)。該教學情景中先針對上位機主動通信模式設(shè)計基類CActiveCOMHelper，再分別對三種不同的儀器分別設(shè)計派生類來進行數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)對多個不同設(shè)備進行同步、連續(xù)的數(shù)據(jù)采集。2.4.3

相關(guān)知識1煤礦鉆機性能檢測設(shè)備的數(shù)據(jù)通信協(xié)議(1)HC-100智能測控儀

HC-100智能測控儀可以使用RS232、RS485接口與計算機通訊，數(shù)據(jù)格式為1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，無奇偶校驗，1個停止位，共11位。設(shè)備的所有數(shù)字變換成ASCII碼進行傳輸：例如：儀表編號Addr=01，測量值=123.4，則數(shù)據(jù)千位為31H、百位為32H、十位為33H、小數(shù)點為2EH，個位為34H，符號位2BH為正，2DH為負。從儀表讀數(shù)據(jù)的指令格式為：EOT+儀表地址編號+52H+參數(shù)+ENQ表2.4.1發(fā)送給HC100的數(shù)據(jù)格式EOT儀表編號（十位）儀表編號（個位）R參數(shù)ENQ04H30H31H52H30H30H

05H儀表返回數(shù)據(jù)的格式為：STX+儀表地址編號+符號位+測量值+校驗碼+ETX。其中的數(shù)據(jù)參數(shù)值為符號位+4位有效位+小數(shù)點，共6位，校驗碼為前面發(fā)送的9個字節(jié)之和。表2.4.2HC100返回的數(shù)據(jù)格式STX儀表編號符號千位百位十位小數(shù)點個位校驗碼ETX02H30H31H2bH31H32H33H2eH34H83H03HHC-100智能控制儀的數(shù)據(jù)處理流程如圖2.4.1所示

圖2.4.1HC-100智能控制儀數(shù)據(jù)處理流程（2）JW-2A扭矩儀JW-2A扭矩儀采用多機通訊方式，本機地址為0AH。數(shù)據(jù)位8位，停止位1位。波特率可用跳線選擇4800bps或2400bps。奇偶位在這里做地址和數(shù)據(jù)判別位，1為地址，0為數(shù)據(jù)。儀器只被地址觸發(fā)，即上位機只有向儀器發(fā)0AH，并且奇偶位為1時，才能得到儀器的響應。儀器被本機地址觸發(fā)后，向上位機傳回本機地址，然后等待上位機發(fā)來的命令。受到命令后，根據(jù)命令執(zhí)行不同的任務。命令為一個字節(jié)。目前有效的命令有15個，下面敘述各命令代表的任務。0：讀扭矩轉(zhuǎn)速儀器受到命令后向上位機依次傳送扭矩，轉(zhuǎn)速，采樣時間3個參數(shù)。扭矩、轉(zhuǎn)速為浮點數(shù)，每個參數(shù)4個字節(jié)。采樣時間為整數(shù)，2個字節(jié)。每個參數(shù)的傳送順序都是從內(nèi)存的低地址到高地址1：存儲操作。在測量狀態(tài)收到此命令，將啟動存儲操作；在存儲狀態(tài)收到此命令，將退出存儲狀態(tài)。2：讀儀器存儲的數(shù)據(jù)數(shù)組。在非存儲狀態(tài)收到此命令，將向上位機傳送春初數(shù)據(jù)的數(shù)組。3：釋放操作。在測量狀態(tài)收到此命令，將啟動釋放操作；在釋放狀態(tài)儀器不再接受命令。4：扣除/不扣除轉(zhuǎn)換。在扣除狀態(tài)收到此命令，將退出扣除狀態(tài)；在非扣除狀態(tài)收到此命令，將進入扣除狀態(tài)。5：內(nèi)/外轉(zhuǎn)速顯示轉(zhuǎn)換。在顯示內(nèi)轉(zhuǎn)速時收到此命令，將顯示外轉(zhuǎn)速；在顯示外轉(zhuǎn)速時收到此命令，將顯示內(nèi)轉(zhuǎn)速。6：調(diào)零操作。儀器才測量狀態(tài)收到此命令，將啟動調(diào)零操作。7：讀儀器狀態(tài)。儀器收到命令后向上位機傳送儀器狀態(tài)字節(jié)。狀態(tài)字節(jié)各位的定義如表2.4.3所示。表2.4.3JW-2A通信協(xié)議Bit位置等于1的情況等于0的情況bit0存儲狀態(tài)非存儲狀態(tài)bit1釋放狀態(tài)非釋放狀態(tài)bit2扣除狀態(tài)非扣除狀態(tài)bit3外轉(zhuǎn)速狀態(tài)內(nèi)轉(zhuǎn)速狀態(tài)bit4調(diào)零狀態(tài)非調(diào)零狀態(tài)bit5外轉(zhuǎn)速通道為小電機轉(zhuǎn)速外轉(zhuǎn)速通道為外轉(zhuǎn)速bit6外轉(zhuǎn)速通道有信號外轉(zhuǎn)速通道無信號bit7儀器處于設(shè)置狀態(tài)儀器處于測量狀態(tài)8：讀模擬通道數(shù)據(jù)。儀器收到命令后向上位機依次傳送0至7通道的A/D采樣結(jié)果。每通道2字節(jié)，高位在前。低14位表示數(shù)值大小，最高2位表示小數(shù)點位置。小數(shù)點位置為0，有0位小數(shù)點；小數(shù)點位置為1，有1位小數(shù)點；小數(shù)點位置為2，有2位小數(shù)點。9：讀0點。儀器收到命令后向上位機依次傳送10個零點值和其相應的轉(zhuǎn)速值。每個零點6個字節(jié)（前4個字節(jié)是零點，浮點數(shù)，后2個字節(jié)是轉(zhuǎn)速，無符號整數(shù)，高位在前），共60個字節(jié)。10：寫零點。儀器受到命令后準備接受10個零點，共60個字節(jié)的數(shù)據(jù)。上位機應按上述讀零點的順序依次將60個字節(jié)寫回去。注意，寫零點不能少于60字節(jié)。11：讀扭矩參數(shù)。儀器收到命令后向上位機依次傳送11個參數(shù)，共24個字節(jié)。這11個參數(shù)的排列順序，數(shù)據(jù)類型，數(shù)據(jù)長度如表2.4.4所示。12：寫扭矩參數(shù)。儀器收到命令后準備接受11個參數(shù)，共24個字節(jié)的數(shù)據(jù)。上位機應按上述讀扭矩參數(shù)的順序依次將24個字節(jié)寫回去。注意：寫扭矩參數(shù)不能少于24字節(jié)。13：讀模擬通道量程。儀器收到命令后向上位機依次傳送8個通道的量程值。每個量程2個字節(jié)，共16個字節(jié)。數(shù)據(jù)類型是無符號整數(shù)，高位在前。低14位表示數(shù)值大小，最高2位表示小數(shù)點位置。小數(shù)點位置為0，有0位小數(shù)點；小數(shù)點位置為1，有1位小數(shù)點，小數(shù)點位置為2，有2位小數(shù)點。表2.4.4JW-2A的扭矩參數(shù)數(shù)據(jù)名稱數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)長度（byte）系數(shù)無符號整數(shù)2量程浮點數(shù)4齒數(shù)無符號整數(shù)2采樣周期無符號整數(shù)2扭矩報警值浮點數(shù)4轉(zhuǎn)速報警值無符號整數(shù)2小電機轉(zhuǎn)速無符號整數(shù)2定時打印時間無符號整數(shù)2轉(zhuǎn)速模擬輸出范圍無符號整數(shù)2標定溫度無符號整數(shù)1使用溫度無符號整數(shù)114：寫模擬通道量程。儀器收到命令后準備接收8個通道的量程表。每個量程2個字節(jié)，共16個字節(jié)。數(shù)據(jù)類型是無符號整數(shù)，高位在前。低14位表示數(shù)值大小，最高2位表示小數(shù)點位置。小數(shù)點位置為0，有0位小數(shù)點；小數(shù)點位置為1，有1位小數(shù)點，小數(shù)點位置為2，有2位小數(shù)點。上位機應按上述讀模擬通道量程的順序依次將16個字節(jié)寫回去。需要注意的是：寫模擬通道量程不能少于16字節(jié)。

JW-2A扭矩儀的數(shù)據(jù)采用IEEE浮點數(shù)形式表示，需要作浮點數(shù)字節(jié)數(shù)組到浮點數(shù)的轉(zhuǎn)換。如果用DCBA表示浮點數(shù)，D為高位，A為低位，每個字母表示一個字節(jié)，那么DCBA依次為SXXXXXXXXMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM，其中S代表符號，1位，1表示負，0表示正，X代表指數(shù)，8位，0到255轉(zhuǎn)換為-127到128，M代表尾數(shù)，23位，注意尾數(shù)總共24位，最高位等于1是隱含的。JW-2A扭矩儀的數(shù)據(jù)處理流程如圖2.4.2所示。圖2.4.2JW2A數(shù)據(jù)處理流程

另外，儀器處于釋放狀態(tài)時，每釋放一組數(shù)據(jù)都會將數(shù)據(jù)從串口發(fā)送出來。數(shù)據(jù)格式和發(fā)送的順序同于用0命令讀扭矩轉(zhuǎn)速。（3）LU-902M位式調(diào)節(jié)儀LU-902M采用串行異步通訊，提供RS232C、422A或者485通訊接口，波特率有1200、2400、4800、9600四種選擇。每幀數(shù)據(jù)包含1個起始位（第0位），8個數(shù)據(jù)位（第1-8位），1個“尋址/數(shù)據(jù)”選擇位（第9位，決定指令類別），1個停止位，共11位，數(shù)據(jù)采用16進制表達。在每個通訊指令中，儀表最后返回信息4FH、4BH表示通訊成功，返回3FH，3FH表示通訊失敗。1)尋址指令當上位機要對某LU-902M儀表進行通訊操作時，應先對其發(fā)尋址指令。尋址指令為單字節(jié)指令，第1-8位為地址，第9位（校驗位）為“1”（非尋址指令為“0”）。2)數(shù)據(jù)讀取指令指令格式：45H儀表返回：PV、SV、MV、4FH、4BH其中PV為測量值、SV為設(shè)定值、MV為輸出值，各占兩個字節(jié)，低字節(jié)在前高字節(jié)在后。3)讀參數(shù)指令指令格式：52H+參數(shù)代碼儀表返回：參數(shù)值+4FH、4BH4)寫參數(shù)指令指令格式：57H+參數(shù)代碼+參數(shù)值儀表返回：4FH、4BH5)結(jié)束指令指令格式：4FH或第9位為“1”的非本機尋址指令儀表無返回2數(shù)據(jù)幀的校驗數(shù)據(jù)幀校驗的目的是為了檢查接收到的數(shù)據(jù)幀的完整性和準確性。和校驗位不同，校驗位的作用是保證一個數(shù)據(jù)單位的正確性，是從微觀角度考慮。形象地說，校驗位保證一個字正確，數(shù)據(jù)幀校驗是保證一段話正確。對數(shù)據(jù)幀進行校驗的方法是：發(fā)送方根據(jù)要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，利用某種算法計算出若干字節(jié)的校驗碼，并把校驗碼附加在數(shù)據(jù)幀中發(fā)送給接收端，接收端接收到數(shù)據(jù)后，分離出校驗碼和數(shù)據(jù)本身，再根據(jù)發(fā)送方的算法，計算出校驗碼，如果和接收到的校驗碼一致，則認為接收到的數(shù)據(jù)準確無誤。串口通信中常用的校驗方式有累加和校驗、異或和校驗、循環(huán)冗余校驗等。(1)累加和校驗累加和校驗的過程是，發(fā)送端將數(shù)據(jù)的每個字節(jié)累加求和，然后截取最低字節(jié)（或最低兩字節(jié)）作為校驗碼發(fā)送給接收端，接收端收到數(shù)據(jù)后，用同樣的方法計算累加和，并與發(fā)送過來的校驗碼進行比較，從而檢驗發(fā)送的數(shù)據(jù)是否有誤。(2)異或和校驗異或和校驗的過程是，發(fā)送端取出發(fā)送數(shù)據(jù)的第1個字節(jié)，與后續(xù)每個字節(jié)依次按位異或，然后將計算結(jié)果（1個字節(jié)）作為校驗碼發(fā)送給接收端，接收端收到數(shù)據(jù)后，用同樣的方法計算異或和，并與發(fā)送過來的校驗碼進行比較，從而檢驗發(fā)送的數(shù)據(jù)是否有誤。(3)循環(huán)冗余校驗循環(huán)冗余校驗（CyclicalRedundancyCheck）簡稱CRC，它利用除法及余數(shù)的原理來作錯誤偵測。實際應用時，發(fā)送端計算出校驗碼值并附加在數(shù)據(jù)幀中發(fā)送給接收端，接收端對收到的數(shù)據(jù)重新計算校驗碼并與收到的校驗碼相比較，若兩個值不同，則說明數(shù)據(jù)通訊出現(xiàn)錯誤，要求發(fā)送端重新發(fā)送。常用的CRC標準有CRC-12、CRC-16、CRC-CCITT和CRC-32，其中CRC-16和CRC-CCITT用來作一個字節(jié)數(shù)據(jù)的校驗，在串口數(shù)據(jù)校驗中最常用的是CRC-16。下面是循環(huán)冗余校驗碼的計算過程：1)設(shè)置CRC寄存器，并給其賦值FFFF(hex)。2)將數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)與16位CRC寄存器的低8位進行異或，并把結(jié)果存入CRC寄存器。3)CRC寄存器向右移一位，MSB（最高有效位）補零，移出并檢查LSB（最低有效位）。4)如果LSB為0，重復第三步；若LSB為1，CRC寄存器與多項式碼相異或。5)重復第3與第4步直到8次移位全部完成。此時一個字節(jié)數(shù)據(jù)處理完畢。6)重復第2至第5步直到所有數(shù)據(jù)全部處理完成。7)最終CRC寄存器的內(nèi)容即為CRC值。常用的循環(huán)冗余校驗標準多項式為：

CRC-16：X16+X15+X2+1

CRC-CCITT：X16+X12+X5+1

CRC-32：X32+X26+X23+X16+X12+X11+X10+X8+X7+X5+X4+X2+X+1其中CRC-16多項式對應多項式碼為1000000000000101(0x8005)，CRC-CCITT對應的多項式碼為0001000000100001(0x1021)。2.4.4

任務實施1校驗碼的計算在串口通信通，校驗碼在保證數(shù)據(jù)幀的正確性方面具有重要作用，雖然在鉆機性能測試系統(tǒng)中只用到累加和校驗，但為了能應對串口通信中可能出現(xiàn)的復雜情況，下面對三種校驗碼的計算都進行具體實現(xiàn)。(1)累加和校驗碼的計算累加和校驗碼可以取累加和的低8位（1個字節(jié)）或低16位（兩個字節(jié)），在下位機處理能力允許的情況下采用兩個字節(jié)作校驗碼可以提高校驗的準確度。下面的C#代碼將累加和校驗碼生成功能封裝到CCheck類的方法中，其中CheckSum_1方法計算單字節(jié)累加和校驗碼，CheckSum_2方法計算雙字節(jié)累加和校驗碼classCCheck{//函數(shù)功能：//計算字節(jié)數(shù)組b中從offset位置開始的count個元素的單字節(jié)累加和校驗碼//參數(shù)：//b：要計算累加和的字節(jié)數(shù)組//offset：要計算累加和的元素的起始位置//count：要計算累加和的連續(xù)元素個數(shù)//返回值：累加和的低8位（單個字節(jié)）

publicstaticbyteCheckSum_1(byte[]b,intoffset,intcount){uintsum=0;for(inti=offset;i<offset+count;i++)sum+=b[i];//數(shù)組元素累加求和

return(byte)(sum&0xFF);}//函數(shù)功能：//計算字節(jié)數(shù)組b中從offset位置開始的count個元素的雙字節(jié)累加和校驗碼//參數(shù)：//b：要計算累加和的字節(jié)數(shù)組//offset：要計算累加和的元素的起始位置//count：要計算累加和的連續(xù)元素個數(shù)//返回值：長度為2的字節(jié)數(shù)組，第1個元素為累加和的低8位//第2個元素為累加和的高8位

publicstaticbyte[]CheckSum_2(byte[]b,intoffset,intcount){uintsum=0;byte[]tmp=newbyte[2];//存放累加和的低8位和高8位

for(inti=offset;i<offset+count;i++)sum+=b[i];//數(shù)組元素累加求和

tmp[0]=(byte)(sum&0xFF);//低8位在前

tmp[1]=(byte)((sum&0xFF00)>>8);//高8位在后

returntmp;}}下面的測試程序調(diào)用CheckSum_1方法，計算出長度為1個字節(jié)的累加和校驗碼，并附加在字節(jié)數(shù)組末尾：byte[]b={0x41,0x42,0x43,0};//保留一個字節(jié)位置存儲校驗碼bytesum=CCheck.CheckSum_1(b,0,b.Length-1);//計算單字節(jié)累加和b[b.Length-1]=sum;//附加在字節(jié)數(shù)組末尾下面的測試程序調(diào)用CheckSum_2方法，計算出長度為兩個字節(jié)的累加和校驗碼，并附加在字節(jié)數(shù)組末尾：byte[]b={0x41,0x42,0x43,0,0};//保留兩個字節(jié)位置存儲校驗碼byte[]sum=CCheck.CheckSum_2(b,0,b.Length-2);//計算雙字節(jié)累加和b[b.Length-2]=sum[0];//附加在字節(jié)數(shù)組末尾b[b.Length-1]=sum[1];(2)異或和校驗碼的計算下面的C#代碼將異或和校驗碼生成功能封裝到CCheck類的方法中，方法名為XorSum：classCCheck{//函數(shù)功能：//計算字節(jié)數(shù)組b中從offset位置開始的count個元素的單字節(jié)異或和校驗碼//參數(shù)：//b：要計算累加和的字節(jié)數(shù)組//offset：要參與計算校驗碼的元素的起始位置//count：要參與計算校驗碼的連續(xù)元素個數(shù)//返回值：異或和（8位，1個字節(jié)）

publicstaticbyteXorSum(byte[]b,intoffset,intcount){bytesum=0;for(inti=offset;i<offset+count;i++)sum^=b[i];//依次和每個元素進行按位異或運算

returnsum;}}下面的測試程序調(diào)用XorSum方法，計算出長度為1個字節(jié)的異或和校驗碼，并附加在字節(jié)數(shù)組末尾：byte[]b={0x41,0x42,0x43,0};//保留一個字節(jié)位置存儲校驗碼bytexorsum=CCheck.XorSum(b,0,b.Length-1);//計算異或和b[b.Length-1]=xorsum;//附加在字節(jié)數(shù)組末尾(3)循環(huán)冗余校驗碼的計算下面的C#代碼將CRC-16校驗碼生成功能封裝到CCheck類的方法中，方法名為CRC16：classCCheck{//函數(shù)功能：//計算字節(jié)數(shù)組b中從offset位置開始的count個元素的循環(huán)冗余校驗碼//參數(shù)：//b：要計算累加和的字節(jié)數(shù)組//offset：要參與計算校驗碼的元素的起始位置//count：要參與計算校驗碼的連續(xù)元素個數(shù)//CrcPoly：CRC多項式對應的16位二進制編碼//返回值：長度為2的字節(jié)數(shù)組，第1個元素為校驗碼的低8位//第2個元素為校驗碼的高8位publicstaticbyte[]CRC16(byte[]b,intoffset,intcount,ushortCrcPoly){ushortCrcReg=0xFFFF;//16位CRC寄存器

uintLSB;//最低有效位

byte[]tmp=newbyte[2];for(inti=offset;i<offset+count;i++){CrcReg^=b[i];//將當前字節(jié)與CRC寄存器的低8位進行按位異或

for(intn=1;n<=8;n++)//進行8次邏輯移位

{LSB=CrcReg&1u;//“u”表示該常量是無符號整型

CrcReg>>=1;//CRC寄存器邏輯右移1位

if(LSB==1)CrcReg^=CrcPoly;}}

tmp[0]=(byte)(CrcReg&0xFF);//低8位在前

tmp[1]=(byte)((CrcReg&0xFF00)>>8);//高8位在后

returntmp;}}下面的測試程序調(diào)用CRC16方法，計算出長度為兩個字節(jié)的循環(huán)冗余校驗碼，并附加在字節(jié)數(shù)組末尾：byte[]b={0x41,0x42,0x43,0,0};//保留兩個字節(jié)位置存儲校驗碼byte[]crc=CCheck.CRC16(b,0,b.Length–2,0x8005);//計算循環(huán)冗余校驗碼b[b.Length-2]=sum[0];//附加在字節(jié)數(shù)組末尾b[b.Length-1]=sum[1];2上位機主動模式串口通信類的設(shè)計煤礦鉆機性能測試系統(tǒng)中用到的HC-100智能測控儀、JW-2A扭矩儀和LU-902M位式調(diào)節(jié)儀與HSDZC電能綜合測試儀不同，這些設(shè)備需要上位機主動發(fā)送命令，才給予回復，因此可以把這三種設(shè)備的通信模式歸為“上位機主動模式”。下面將設(shè)計上位機主動模式的串口通信類CActiveCOMHelper，和CPassiveCOMHelper類不同的是，CActiveCOMHelper類中增加了一個名為command的成員，存放當前應該執(zhí)行的命令，線程函數(shù)根據(jù)該成員的相關(guān)屬性，就知道現(xiàn)在應該給下位機發(fā)送什么命令。由于采用“提問——回答”的方式，能夠準確控制下位機發(fā)送來的數(shù)據(jù)，故不再需要隊列來暫存接收的數(shù)據(jù)。CCommand類實現(xiàn)代碼如下：publicclassCCommand{publicstringcommandName;//命令名字

publicbyte[]cmdContent;//命令的內(nèi)容

publicParityparity=Parity.None;//發(fā)送命令時采用的校驗方式

publicbyte[]replyContent;//回復內(nèi)容

publicintreplyLength;//回復內(nèi)容的規(guī)定長度

publicboolisCompleted;//命令是否完成

publicCCommand()//創(chuàng)建對象時commandName不能為null，以免后面比較時出錯

{mandName=""; }}

command成員（CCommand的實例）是UI模塊和CActiveCOMHelper對象的連接紐帶。UI模塊首先查詢前一個命令是否完成（isCompleted是否為true），若已經(jīng)完成，就設(shè)置下一條命令的名字、內(nèi)容、校驗方式、回復內(nèi)容的規(guī)定長度，交給CActiveCOMHelper對象去執(zhí)行；CActiveCOMHelper對象執(zhí)行完命令后，把回復內(nèi)容填好，并將完成標志isCompleted設(shè)置為true。如此循環(huán)，就可以不斷讓CActiveCOMHelper對象執(zhí)行命令。這樣分工的好處是，處于上層的UI模塊沒有必要知道如何和串口通信、如何創(chuàng)建線程等等復雜瑣碎的具體操作，而只要知道該發(fā)什么命令，以及如何處理收到的結(jié)果。CActiveCOMHelper類實現(xiàn)代碼如下：publicclassCActiveCOMHelper{publicintreadTimeOut;//接收數(shù)據(jù)超時毫秒數(shù)

publicstringportName;//設(shè)備所占用的串口名

privateboolstopFlag;//線程循環(huán)停止標志

privateintbaudRate,dataBits;privateStopBitsstopBits;privateCCommandcommand;

publicdelegatevoidDataReceivedHandler(CActiveCOMHelpersender);publiceventDataReceivedHandlerDataReceived;

publicCActiveCOMHelper(stringportName,intbaudRate,intdataBits,StopBitsstopBits){this.portName=portName;this.baudRate=baudRate;this.dataBits=dataBits;this.stopBits=stopBits;this.readTimeOut=3000;//默認3000毫秒讀取超時

mand=newCCommand();//始終保持有一個命令

mand.isCompleted=true;//該命令開始時處于完成狀態(tài)

}publicvoidstart(){Threadt=newThread(newThreadStart(threadFun));t.IsBackground=true;stopFlag=false;t.Start();}publicvoidstop(){stopFlag=true;}publicCCommandgetCommand()//獲取一個克隆的命令對象

{CCommandcmd=newCCommand();Monitor.Enter(this);//線程同步：在進行g(shù)et操作時，不準進行set操作

mandName=mandName;cmd.cmdContent=command.cmdContent;cmd.parity=command.parity;cmd.replyContent=command.replyContent;cmd.replyLength=command.replyLength;cmd.isCompleted=command.isCompleted;Monitor.Exit(this);returncmd;}publicvoidsetCommand(CCommandcmd){Monitor.Enter(this);//線程同步：在進行set操作時，不準進行g(shù)et操作

mand=cmd;Monitor.Exit(this);}protectedvirtualboolcheckReply(stringcmdType,byte[]bRecv){returnfalse;}privatevoidthreadFun(){SerialPortsp=newSerialPort(portName,baudRate,Parity.None,dataBits,stopBits);try{if(sp.IsOpen)sp.Close();sp.Open();}

catch{return;}bytefirst;byte[]bRecv,bSend;while(!stopFlag){CCommandcmd=getCommand();if(cmd.isCompleted==false)try{sp.ReadTimeout=readTimeOut;sp.ReadExisting();//清除接收緩沖區(qū)

bSend=cmd.cmdContent;//要發(fā)送的內(nèi)容

sp.Parity=cmd.parity;//校驗位

sp.Write(bSend,0,bSend.Length);

first=(byte)sp.ReadByte();//阻塞方式讀取數(shù)據(jù)

bRecv=newbyte[cmd.replyLength];//存儲回復數(shù)據(jù)（字節(jié)數(shù)已經(jīng)規(guī)定）

bRecv[0]=first;intn=0;//檢查的次數(shù)

while(n<=3&&sp.BytesToRead<cmd.replyLength-1){n++;Thread.Sleep(20);//等待20毫秒后再檢查數(shù)據(jù)是否達到規(guī)定長度

}if(n>3)continue;//等待3次后數(shù)據(jù)還未到達

sp.Read(bRecv,1,cmd.replyLength-1);if(checkReply(mandName,bRecv)){cmd.replyContent=bRecv;//填寫回復內(nèi)容

cmd.isCompleted=true;//修改命令完成標志

setCommand(cmd);if(DataReceived!=null)//引發(fā)事件，通知使用該類的程序

DataReceived(this);}}catch{}elseThread.Sleep(20);//沒有新命令下達，延時防止CPU占用率過高

}if(sp!=null&&sp.IsOpen)sp.Close();}}

在前一個步驟中已經(jīng)實現(xiàn)了串口數(shù)據(jù)接收、解析和顯示的功能，并且在工作者線程中接收和處理數(shù)據(jù)，在此期間前臺的UI線程能響應用戶輸入。從功能上看，已經(jīng)能夠滿足用戶需求，但是從代碼的組織和管理角度看，該程序還有比較大問題：負責接收和處理數(shù)據(jù)的代碼和負責顯示的代碼混雜在一起，不能重復使用，若增加一個同類設(shè)備，很多代碼還要重寫，而且給查看和調(diào)試程序也帶來較大困難。下面用面向?qū)ο蠓椒▽Τ绦蜻M行重新設(shè)計。3HC-100智能測控儀數(shù)據(jù)采集HC-100智能測控儀采用以上位機為主導的“提問——應答”通信模式，管理該設(shè)備的類可以從CActiveCOMHelper類派生而來，命名為CHC100，在類中覆蓋checkReply方法，并實現(xiàn)浮點數(shù)的解碼方法AsciiToFloat。該類的實現(xiàn)代碼如下：publicclassCHC100:CActiveCOMHelper{publicCHC100(stringportName,intbaudRate,intdataBits,StopBitsstopBits):base(portName,baudRate,dataBits,stopBits){} //根據(jù)命令名稱構(gòu)建命令對象

publicCCommandmakeCommand(stringcommandName){CCommandcommand=newCCommand();switch(commandName){case"R"://讀數(shù)據(jù)指令

mandName=commandName;command.replyLength=11;command.cmdContent=newbyte[]{0x04,0x30,0x31,0x52,0x30,0x30,0x05};break;}returncommand;}

protectedoverrideboolcheckReply(stringcmdType,byte[]bRecv){switch(cmdType){case"R"://讀數(shù)據(jù)指令

if(bRecv[0]==0x02&&bRecv[10]==0x03)if(bRecv[9]==CCheck.CheckSum_1(bRecv,0,9))returntrue;break;}

returnfalse;}publicfloatAsciiToFloat(byte[]b){StringBuilders=newStringBuilder();for(inti=3;i<=8;i++)//下標為3到8的數(shù)據(jù)段表示浮點數(shù)值

{s.Append((char)b[i]);//將字符連接為字符串

}floatf=0F;try{f=Single.Parse(s.ToString());//字符串轉(zhuǎn)換為浮點數(shù)

}catch{}returnf;}}下面的代碼說明了CHC100類在UI模塊中的應用。后臺工作者線程獲得下位機應答數(shù)據(jù)后，存儲在CCommand對象中，不用事件通知UI線程。UI線程每隔1秒鐘檢查一次命令執(zhí)行情況，如果命令執(zhí)行完畢，則讀取本次的應答數(shù)據(jù)，并設(shè)置下一次的命令。privateCHC100hc100;privatevoidbtnStart_Click(objectsender,EventArgse)//開始采集數(shù)據(jù){hc100=newCHC100("COM1",9600,8,StopBits.One);hc100.start();timer1.Enabled=true;}privatevoidbtnStop_Click(objectsender,EventArgse)//結(jié)束采集{timer1.Enabled=false;hc100.stop();}privatevoidtimer1_Tick(objectsender,EventArgse){CCommandcmd=hc100.getCommand();//獲取當前命令

if(cmd.isCompleted)//當面命令已完成

{CCommandnextCmd=hc100.makeCommand("R");//構(gòu)建下一個命令

hc100.setCommand(nextCmd);if(cmd.cmdContent!=null)Trace.WriteLine("HC100回復:壓力:"+AsciiToFloat(cmd.replyContent));}elseTrace.WriteLine(mandName+"命令還未完成");}4JW-2A扭矩儀數(shù)據(jù)采集JW-2A扭矩儀用于測量鉆機的扭矩和轉(zhuǎn)速，該設(shè)備和HC-100智能測控儀相似，也采用以上位機為主導的“提問——應答”通信模式，不同的是通信方式比HC-100智能測控儀稍微復雜，每次通信需要發(fā)送兩道命令，首先發(fā)尋址指令激活，再發(fā)送讀數(shù)據(jù)指令獲取數(shù)據(jù)。管理該設(shè)備的類從CActiveCOMHelper類派生而來，命名為CJW2A，代碼如下：classCJW2A:CActiveCOMHelper{publicCJW2A(stringportName,intbaudRate,intdataBits,StopBitsstopBits):base(portName,baudRate,dataBits,stopBits){}publicCCommandmakeCommand(stringcommandName)//根據(jù)命令名稱構(gòu)建命令對象

{CCommandcommand=newCCommand();

switch(commandName){case"A"://尋址指令（激活設(shè)備）

mandName=commandName;command.replyLength=1;command.parity=Parity.Mark;command.cmdContent=newbyte[]{0x0A};break;case"R"://讀數(shù)據(jù)指令

mandName=commandName;command.replyLength=10;command.parity=Parity.Space;command.cmdContent=newbyte[]{0x00};break;}returncommand;}

protectedoverrideboolcheckReply(stringcmdType,byte[]bRecv){switch(cmdType){case"A"://尋址指令

if(bRecv[0]==0x0A)returntrue;break;case"R"://讀數(shù)據(jù)指令

if(bRecv[0]==0x02&&bRecv[10]==0x03)if(bRecv[9]==CCheck.CheckSum_1(bRecv,0,9))returntrue;break;}returnfalse;}

publicfloatHexToFloat(byte[]data)//4字節(jié)轉(zhuǎn)換為浮點數(shù)(按照IEEE754規(guī)范){ints;//符號位，+1或者-1。

inte;//指數(shù)，根據(jù)IEEE754，指數(shù)部份算出來后要減127floatm;//小數(shù)位。

floatmreturn;//返回的浮點數(shù)，應為：（1+小數(shù)位）*2^(指數(shù)）*（符號位）

s=data[0]&128;

if(s==128)s=1;e=(data[0]&127)*2+(data[1]&128)/128;m=(data[1]&127)*65536+data[2]*256+data[3];m=m/8388608;

mreturn=(float)((m+1)*Math.Pow((-1),s)*Math.Pow(2,(e-127)));returnmreturn;}}在UI模塊中，每個CJW2A對象負則和一個JW-2A扭矩儀通信，由于每次通信過程要發(fā)送兩道命令，所以代碼中采用事件通知方式來使兩道命令連貫地發(fā)送，當收到第一道命令的回復后，引發(fā)事件，在事件處理程序中緊接著發(fā)第二道命令。代碼如下：privateCJW2Ajw2a;privatevoidbtnStart_Click(objectsender,EventArgse){jw2a=newCJW2A("COM3",4800,8,StopBits.One);jw2a.DataReceived+=newCActiveCOMHelper.DataReceivedHandler(DataReceived);jw2a.start();timer1.Enabled=true;}privatevoidbtnStop_Click(objectsender,EventArgse){timer1.Enabled=false;jw2a.stop();}privatevoidDataReceived(CActiveCOMHelpersender){CCommandcmd,nextCmd;switch(sender.portName.ToUpper()){case"COM3"://JW2A要先發(fā)“A”命令，完成后緊接著發(fā)“R”命令

cmd=jw2a.getCommand();if(mandName=="A"&&cmd.isCompleted)//讀數(shù)命令已完成

{nextCmd=jw2a.makeCommand("R");//JW2A要先發(fā)A命令

jw2a.setCommand(nextCmd);Trace.WriteLine("JW2A的A命令已完成，立即發(fā)送R命令。");}break;}}privatevoidtimer1_Tick(objectsender,EventArgse){CCommandcmd,nextCmd;//處理JW2A的返回結(jié)果cmd=jw2a.getCommand();if(mandName=="R"&&cmd.isCompleted)//讀數(shù)命令已完成

{nextCmd=jw2a.makeCommand("A");//JW2A要先發(fā)A命令

jw2a.setCommand(nextCmd);if(cmd.cmdContent!=null){floatnj,zs;byte[]tmp=newbyte[4];Array.Copy(cmd.replyContent,0,tmp,0,4);nj=jw2a.HexToFloat(tmp);//扭矩

Array.Copy(cmd.replyContent,4,tmp,0,4);zs=jw2a.HexToFloat(tmp);//轉(zhuǎn)速

Trace.WriteLine("JW2A回復:扭矩"+nj+"，轉(zhuǎn)速"+zs);}}elseTrace.WriteLine("JW2A的"+mandName+"命令還未完成");}5LU-902M位式調(diào)節(jié)儀數(shù)據(jù)采集LU-902M位式調(diào)節(jié)儀在鉆機性能測試系統(tǒng)中應用最廣泛，用于測量大氣溫度、馬達溫度、泵溫度、油溫、冷卻水流量、馬達進油流量、馬達回油流量、馬達油壓、操縱臺噪音、馬達噪音等諸多參數(shù)，該設(shè)備同樣采用以上位機為主導的“提問——應答”通信模式，它仍然需要激活，不過只激活一次，以后就象HC-100智能測控儀一樣發(fā)送查詢指令獲取數(shù)據(jù)。管理該設(shè)備的類從CActiveCOMHelper類派生而來，命名為CLU902M，代碼如下：classCLU902M:CActiveCOMHelper{publicboolisActive;//設(shè)備激活標志

publicbyteaddress;//設(shè)備地址

publicCLU902M(stringportName,intbaudRate,intdataBits,StopBitsstopBits):base(portName,baudRate,dataBits,stopBits){}//根據(jù)命令名稱構(gòu)建命令對象

publicCCommandmakeCommand(stringcommandName){CCommandcommand=newCCommand();switch(commandName){case"A"://尋址指令（激活設(shè)備）

mandName=commandName;command.replyLength=2;command.parity=Parity.Mark;command.cmdContent=newbyte[]{address};break;case"R"://讀數(shù)據(jù)指令

mandName=commandName;command.replyLength=8;command.parity=Parity.Space;command.cmdContent=newbyte[]{0x45};

break;}returncommand;}

protectedoverrideboolcheckReply(stringcmdType,byte[]bRecv){switch(cmdType){case"A"://尋址命令

if(bRecv[0]==0x4F&&bRecv[1]==0x4B){this.isActive=true;returntrue;}break;case"R"://讀數(shù)據(jù)指令

if(bRecv[6]==0x4F&&bRecv[7]==0x4B)ret